Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к способам утилизации и ликвидации боеприпасов, зарядов ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ), в частности к способам измельчения заряда пожаровзрывоопасных материалов (ПВОМ). К таким материалам относятся смесевые твердые ракетные топлива (ТРТ), некоторые взрывчатые вещества, содержащиеся в снарядах и боевых частях ракет.

К аналогам можно отнести способы механической утилизации корпусов и зарядов на токарных и строгальных станках с использованием металлических резцов, а также способ ликвидации зарядов ТРТ с помощью гидромониторной установки извлечения ТРТ из корпуса РДТТ (см. Л.А. Смирнов, О.В. Тиньков. Конверсия. Часть IV. ЦНИИНТИКПК, 1996 г., стр. 72-75). Недостатками этих способов являются получение крупных кусков заряда и корпуса, требующих дополнительного измельчения, и большой расход предварительно очищенной воды. Указанные способы обладают недостаточной пожаровзрывобезопасностью процесса. Близким аналогом является "Способ расснаряжения боеприпасов", патент 2127420 (1997 г.). Здесь к поверхности ВВ подается водный аэрозольный поток вместе с отвержденными частицами углекислоты, полученными эжекционным смешением потока воздуха и охлажденной жидкой углекислоты. Недостатком этого способа является малая производительность, связанная с низкой плотностью отвержденных частиц углекислоты, являющихся в этом случае абразивным материалом, а также сложность эксплуатации оборудования для образования аэрозольного рабочего тела из воды, жидкой углекислоты и воздуха.

В качестве прототипа рассмотрен способ ликвидации скрепленных с корпусом зарядов ТРТ с отделяемыми днищами (RU 2165591, опубл. 20.04.2001), когда сначала от корпуса, скрепленного с зарядом, отделяют донную или предсопловую часть, а затем устанавливают его на устройство вращения и вращают. Для измельчения ТРТ используются режущие струи сверхвысокого давления из измельчительной головки (ИГ) установки гидрорезки. После отделения частей корпуса перемещают ИГ вдоль поверхности заряда и измельчают в крошку весь заряд. Основными недостатками этого способа с использованием струй воды высокого давления является сложность и высокая цена эксплуатации установки сверхвысокого давления воды (несколько тысяч атмосфер). Этот же недостаток касается и получения воды с высокой степенью очистки, используемой для гидрорезки. В процессе измельчения вода растворяет ПВОМ и после измельчения возникает необходимость утилизации воды с растворенными в ней химическими компонентами ПВОМ. Кроме того, данный способ недостаточно пожаровзрывобезопасен, т.к. возможно соприкосновение ПВОМ, ИГ и последующее воспламенение заряда.

Технической задачей изобретения является создание способа измельчения заряда ПВОМ, позволяющего высокопроизводительно, экологически безвредно, пожаровзрывобезопасно, с использованием пневматической нагнетающей установки, работающей при низком давлении (которое обычно применяется в дорожных компрессорах), измельчать в крошку заряд ПВОМ. В последующем эту крошку можно сжигать небольшими порциями в экологически чистой печи.

Эта задача решается тем, что на устройство вращения устанавливают заряд ПВОМ, вращают и измельчают его, подводя к поверхности ПВОМ струю смеси воздуха и предварительно прессованных до плотности более 1.4 г/см³ охлажденных гранул углекислого газа. Гранулы из нагнетающего устройства подаются к ускоряющему насадку, где они разгоняются до скорости более 300 м/с. Струя смеси воздуха и гранул направляется под углом А к поверхности заряда ПВОМ. При столкновении гранул с ПВОМ происходит механический удар и температурный шок на поверхности ПВОМ. Гранулы сублимируют за несколько микросекунд, при этом объем углекислого газа увеличивается в 800 раз, т.е. происходит микровзрыв. В результате поверхность заряда измельчается в крошку. Угол А, равный от 30 до 60^o, а также плотность и скорость летящих гранул выбраны оптимальными исходя из экспериментальных данных, когда был получен наилучший результат по производительности измельчения различных ПВОМ. По мере измельчения заряда ПВОМ в крошку струю перемещают параллельно поверхности заряда. Давление, под которым подается из нагнетающего устройства воздушная смесь гранул, составляет 5...10 атмосфер. Экспериментально было установлено, что в процессе измельчения ПВОМ поверхность заряда охлаждается не более чем на 1 мм. Это позволяет сохранять в остальных слоях ПВОМ практически неизмененные прочностные характеристики, что важно для последующего измельчения заряда в этих слоях. После извлечения крошки ПВОМ ее сжигают небольшими порциями в экологически чистой печи или утилизируют другим способом. Аналогично может быть утилизирован и заряд из инертного негорючего материала.

Применение данного способа поясняется фигурой, на которой в качестве примера показано измельчение скрепленного с корпусом заряда смесевого ракетного твердого топлива, являющегося ПВОМ. Здесь изображены установленный на основании 7 заряд 1 из ПВОМ, скрепленный с корпусом 2, привод 9 устройства вращения заряда. Смесь воздуха и гранул углекислого газа подается из нагнетательного устройства 5. Ускоряющий насадок 8, из которого истекает разрушающая заряд ПВОМ струя смеси воздуха и гранул углекислого газа, крепится к подающему трубопроводу 6. Приводы перемещений 3 и 4 осуществляют вертикальное и горизонтальное перемещения насадка соответственно. На основании 7 расположен поддон 10 для сбора измельченной крошки.

Способ осуществляется следующим образом. На устройство вращения устанавливают заряд ПВОМ и вращают его. К поверхности ПВОМ из ускоряющего насадка, имеющего проходное сечение 6•12 мм, подводится струя смеси воздуха с уплотненными до плотности 1.45... 1.6 г/см³ гранулами углекислого газа. Давление воздуха около 7 атм создается с помощью нагнетательного устройства, аналогичного компрессору, используемому в дорожных работах. При этом гранулы разгоняются в ускоряющем насадке до скорости 400...500 м/с и заряд измельчается послойно в крошку размером 5...25 мм. Затем эта крошка извлекается из корпуса в поддон и утилизируется малыми порциями в экологически чистой печи.

Достоинствами предложенного способа является то, что процесс измельчения заряда происходит без контакта металлических деталей с ПВОМ (ускоряющий насадок выполнен из неметаллического материала). Кроме того, реализована высокая пожаровзрывобезопасность способа, которая обеспечивается тем, что гранулы при сублимации превращаются в охлажденный углекислый газ, предотвращающий любое воспламенение ПВОМ. При измельчении не остается никаких вторичных продуктов, кроме крошки ПВОМ. Применение предложенного способа позволяет сохранять корпус заряда ПВОМ для дальнейшего использования по прямому назначению. Данный способ может быть применим и для измельчения заряда из инертного материала.